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Um novo estudo liderado por Vinod M. Menon e seu grupo no City College de Nova York mostra que prender a luz dentro de materiais magnéticos pode melhorar drasticamente suas propriedades intrínsecas. Fortes respostas ópticas de ímãs são importantes para o desenvolvimento de lasers magnéticos e dispositivos de memória magneto-óptica, bem como para aplicações emergentes de transdução quântica.
Em seu novo artigo em Natureza, Menon e sua equipe relatam as propriedades de um ímã em camadas que hospeda excitons fortemente ligados – quasipartículas com interações ópticas particularmente fortes. Por causa disso, o material é capaz de capturar a luz – por si só. Como mostram seus experimentos, as respostas ópticas desse material aos fenômenos magnéticos são ordens de magnitude mais fortes do que as dos ímãs típicos. “Como a luz salta para frente e para trás dentro do ímã, as interações são genuinamente aprimoradas”, disse o Dr. Florian Dirnberger, principal autor do estudo. “Para dar um exemplo, quando aplicamos um campo magnético externo, o reflexo da luz no infravermelho próximo é tão alterado que o material basicamente muda de cor. Essa é uma resposta magneto-óptica bastante forte.”
“Normalmente, a luz não responde tão fortemente ao magnetismo”, disse Menon. “É por isso que as aplicações tecnológicas baseadas em efeitos magneto-ópticos geralmente exigem a implementação de esquemas de detecção óptica sensíveis.”
Sobre como os avanços podem beneficiar as pessoas comuns, o co-autor do estudo, Jiamin Quan, disse: “Aplicações tecnológicas de materiais magnéticos hoje estão principalmente relacionadas a fenômenos magnetoelétricos. Dadas essas fortes interações entre magnetismo e luz, podemos agora esperar um dia criar lasers magnéticos e pode reconsiderar velhos conceitos de memória magnética controlada opticamente.” Rezlind Bushati, estudante de pós-graduação do grupo Menon, também contribuiu para o trabalho experimental.
O estudo realizado em estreita colaboração com Andrea Alù e seu grupo no CUNY Advanced Science Research Center é o resultado de uma grande colaboração internacional. Os experimentos realizados no CCNY e no ASRC foram complementados por medições feitas na Universidade de Washington no grupo do Prof. Xiaodong Xu pelo Dr. Geoffrey Diederich. O suporte teórico foi fornecido pelo Dr. Akashdeep Kamra e pelo Prof. Francisco J. Garcia-Vidal da Universidad Autónoma de Madrid e pelo Dr. Matthias Florian da University of Michigan. Os materiais foram cultivados pelo Prof. Zdenek Sofer e Kseniia Mosina na UCT Praga e o projeto foi ainda apoiado pelo Dr. Julian Klein no MIT. O trabalho no CCNY foi financiado pelo Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea dos EUA, pela National Science Foundation (NSF) – Divisão de Pesquisa de Materiais, pelo centro NSF CREST IDEALS, DARPA e pela German Research Foundation.
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